Способ генерации электронного пучка для электронно-пучковой обработки поверхности металлических материалов

Результат выполнения конструкторской разработки. Способ генерации электронного пучка для электронно-пучковой обработки поверхности металлических материалов относится к области упрочняющей обработки поверхности металлических материалов. Указанный технический результат может быть достигнут следующим образом. Способ генерации электронного пучка для электронно-пучковой обработки поверхности металлических материалов, заключается в том, что используют источник электронов с плазменным катодом с сеточной стабилизацией границы эмиссионной плазмы и плазменным анодом с открытой границей плазмы. В отличие от прототипа генерируют ток электронного пучка амплитудой (5-500 А), при энергии электронов (5-30 кэВ), с диаметром пучка (5-100 мм), и плотности энергии пучка (5-200 Дж/см2). Плотность мощности пучка варьируют в диапазоне (2·103–106 Вт/см2) в течение импульса микро- и субмиллисекундной длительности (10-1000 мкс) в режиме его одиночных импульсов путем амплитудной и широтной модуляции пучка, пригодного для управления скоростью нагрева, плавления и остывания поверхностного слоя металлических материалов. Расчеты показывают, что даже при спаде ускоряющего напряжения в течение импульса тока пучка при использовании плазменных катодов за счет корректировки амплитуды и длительности тока возможна генерация пучка миллисекундной длительности как с постоянной, так и с растущей и падающей мощностью. Проведенные расчеты подтверждают уникальность плазменных источников электронов, а также открывают дополнительные возможности для использования таких источников как в научных, так и технологических целях, что далее было продемонстрировано экспериментально при воздействии электронного пучка на поверхность заэвтектического (содержание кремния более 12 %) силумина (сплав алюминия с кремнием) АК18 с целью ее модификации. Путем контролируемого изменения тока разряда возможна регулировка тока генерируемого электронного пучка в течение его импульса субмиллисекундной длительности. Что достаточно просто позволяет получать любую из закономерностей изменения мощности электронного пучка, контролируя тем самым скорость ввода энергии в поверхность металлического образца. Заявленный способ отличается простотой реализации, независимостью от массы обрабатываемого изделия, а также высокой энергетической эффективностью, поскольку, нагрев детали осуществляется локально (изделие интегрально остается холодным). Способ отличается высокой производительностью процесса очистки поверхности обрабатываемого изделия, ее нагрева и модификации в едином импульсе субмиллисекундной длительности. Способ включает возможность генерации нескольких импульсов в субмиллисекундном диапазоне, пауза между которыми измеряется десятками микросекунд, что также может быть использовано, например, в процессе контролируемого отпуска поверхности обрабатываемого изделия. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=0002746265&TypeFile=html (дата обращения: 08.11.2023)